Giáo trình cơ sở khoa học môi trường phần 1

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN GIÁO TRÌNH CƠ SỞ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Biên soạn: Ts. Bùi Thị Nga 2008 2 THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG CỦA GIÁO TRÌNH (CƠ SỞ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG) 1. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Họ và tên: BÙI THỊ NGA Sinh năm: 1963 Cơ quan công tác: Bộ môn: Khoa học Môi Trường Khoa: Môi Trường & TNTN Trường: Đại học Cần Thơ Địa chỉ Email liên hệ: btnga@ctu.edu.vn 2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG Giáo trình có thể dùng tham khảo cho những ngành: Ngành Môi Trường, Ngành Nông Nghiệp, Ngành Thủy Sản, Ngành Quản Lý Đất Đai. Có thể dùng cho các trường Đại học, Trung tâm và Viện nghiên cứu Môi Trường, Chi cục Bảo vệ Môi Trường. Các từ khóa: Khoa học môi trường, Công cụ quản lý môi trường, Kinh tế môi trường, Luật môi trường, Tầm nhìn chiến lược và Bảo vệ môi trường Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này: - Sinh thái học cơ bản - Hóa Môi Trường Đã xuất bản in chưa: chưa. 3 MỤC LỤC THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ................................................................................................................. 2 1. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ......................................................................................................... 2 2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG .................................................................................... 2 MỤC LỤC............................................................................................................................................ 3 CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................................................................... 10 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG.......................................... 11 I.1. TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG......................................................................................... 11 I.1.1 Khái niệm về môi trường ................................................................................................... 11 I.1.2 Các yếu tố môi trường và yếu tố sinh thái ......................................................................... 11 I.1.3. Hệ sinh thái ....................................................................................................................... 12 I.1.4 Các vấn đề môi trường....................................................................................................... 12 I.1.4.1 Khủng hoảng môi trường............................................................................................ 12 I.1.4.2 Suy thoái môi trường .................................................................................................. 13 I.1.4.3 Gia tăng dân số............................................................................................................ 13 I.2. TỔNG QUAN VỀ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG (KHMT) ................................................... 14 I.2.1 Định nghĩa khoa học môi trường ....................................................................................... 14 I.2.2 Vai trò của khoa học môi trường ....................................................................................... 15 I.3. GIỚI THIỆU VỀ NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA CON NGƯỜI ................................................ 15 I.3.1 Xây dựng xã hội phát triển bền vững................................................................................. 15 I.3.1.1.Mục tiêu phát triển bền vững về kinh tế ..................................................................... 15 I.3.1.2. Mục tiêu phát triển bền vững về xã hội ..................................................................... 16 I.3.1.3. Mục tiêu Phát triển bền vững trong lĩnh vực tài nguyên - môi trường ...................... 16 I.3.1.4. Các nội dung thực hiện xã hôi phát tiển bền vững đến năm 2020............................. 16 I.3.2 Thay đổi tư duy về môi trường và xã hội phát triển bền vững .......................................... 17 CHƯƠNG II: HỆ SINH THÁI VÀ CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH.................................................. 19 II.1. GIỚI THIỆU CƠ BẢN VỀ HỆ SINH THÁI ......................................................................... 19 II.1.1 Định nghĩa hệ sinh thái ..................................................................................................... 19 II.1.2 Cấu trúc hệ sinh thái ......................................................................................................... 19 II.1.2.1. Môi trường (environment) ........................................................................................ 19 II.1.2.2. Sinh vật sản xuất (producer) ..................................................................................... 20 II.1.2.3. Sinh vật tiêu thụ (consumer)..................................................................................... 20 II.1.2.4. Sinh vật phân hủy (saprophy)................................................................................... 20 II.1.3 Chức năng của hệ sinh thái............................................................................................... 21 II.2 CÁC MỐI QUAN HỆ VỀ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ SINH THÁI ................................. 21 II.2.1 Chuỗi thức ăn (Food chain) ............................................................................................ 22 II.2.2 Mạng lưới thức ăn (Food web) ....................................................................................... 22 II.2.3 Tháp sinh thái học............................................................................................................ 23 II.2.3.1. Tháp số lượng: .......................................................................................................... 23 II.2.3.2. Tháp sinh khối: ......................................................................................................... 23 II.2.3.3.Tháp năng lượng:....................................................................................................... 23 II.3. TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG SINH THÁI........................................................................ 23 II.4. SỰ MẤT CÂN BẰNG CỦA CÁC HỆ SINH THÁI ............................................................. 25 II.5. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ SINH THÁI (Ecosystem Stability)............................................. 25 II.5.1. Nhóm gây tăng qui mô thường gồm có: .......................................................................... 26 II.5.2. Nhóm làm giảm quy mô thường có................................................................................. 26 II.6. TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI LÊN CÁC HỆ SINH THÁI ............................................. 26 II.6.1. Thay đổi các nhân tố sinh vật .......................................................................................... 26 4 II.6.2. Thay đổi nhân tố lý, hóa .................................................................................................. 27 II.6.3. Giản hóa các hệ sinh thái ................................................................................................. 27 II.7. CÁC HỆ SINH THÁI CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI ................................................................. 27 II.7.1 Các hệ sinh thái tự nhiên ................................................................................................. 27 II.7.1.1. Các hệ sinh thái trên cạn........................................................................................... 27 II.7.1.2. Các hệ sinh thái nước mặn........................................................................................ 28 II.7.1.3 Các hệ sinh thái nước ngọt ....................................................................................... 29 II.7.2 Hệ sinh thái nhân tạo ....................................................................................................... 29 II.8. VÒNG TUẦN HOÀN VẬT CHẤT....................................................................................... 29 II.8.1 Chu trình cacbonic............................................................................................................ 29 II.8.2 Chu trình nitơ.................................................................................................................... 30 II.9. NHÂN TỐ MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỚNG ĐẾN SỰ ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI ............ 31 II.9.1 Sự tác động của các yếu tố vô sinh đến sự đa dạng hệ sinh thái ..................................... 31 II.9.1.1 Nhiệt độ .................................................................................................................... 31 II.9.1.2 Nước và độ ẩm.......................................................................................................... 31 II.9.1.3 Ánh sáng ................................................................................................................... 32 II.9.1.4 Muối khoáng............................................................................................................. 32 II.9.1.5 Các chất khí .............................................................................................................. 32 II.9.2 Những yếu tố sinh học và những mối quan hệ sinh học.................................................. 33 CHƯƠNG III: TĂNG TRƯỞNG VÀ KIỂM SOÁT DÂN SỐ ......................................................... 35 III.1. KHÁI NIỆM VỀ DÂN SỐ.................................................................................................... 35 III.1.1. Dân số (Population):....................................................................................................... 35 III.1.2. Tỷ suất gia tăng dân số (Population growth rate): ......................................................... 35 III.1.3. Tỷ suất sinh thô (Crude Birth Rate - CBR ):.................................................................. 35 III.1.4. Tỷ suất chết thô (Crude Death Rate - CDR): ................................................................. 36 III.1.5. Tỷ suất gia tăng tự nhiên (Rate of Natural Increase - RNI ): ......................................... 36 III.1.6. Tổng tỷ suất sinh (Total fertility Rate - TFR): ............................................................... 36 III.1.7 Bùng nổ dân số (Population Bomb): ............................................................................... 37 III.1.8 Phân bố dân số (Population Distribution ): ..................................................................... 37 III.1.9 Mật độ dân số (Density of Population): .......................................................................... 37 III.1.10 Chất lượng cuộc sống (Quality of Life): ....................................................................... 37 III.1.11 Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product - GDP): ........................................ 37 III.1.12 Tổng sản phẩm quốc dân (Gross National Product - GNP): ......................................... 37 III.2. SỰ PHÁT TRIỂN VÀ GIA TĂNG DÂN SỐ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM.............. 37 III.2.1 Lịch sử phát triển dân số của các khu vực trên thế giới .................................................. 37 III.2.2 Tình hình gia tăng dân số trên thế giới............................................................................ 38 III.2.3 Sự phát triển và gia tăng dân số của Việt Nam ............................................................... 39 III.3 QUAN HỆ GIỮA DÂN SỐ - MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN...................................... 40 III.3.1 Gia tăng dân số và lương thực thực phẩm....................................................................... 40 III.3.2 Gia tăng dân số và tài nguyên - môi trường .................................................................... 40 III.3.3 Gia tăng dân số và giáo dục ............................................................................................ 42 III.3.4 Gia tăng dân số và sức khoẻ cộng đồng .......................................................................... 42 III.3.5. Đô thị hóa và gia tăng dân số ......................................................................................... 43 III.3.6 Dân số và chất lượng cuộc sống...................................................................................... 43 III.4. CHÍNH SÁCH DÂN SỐ Ở VIỆT NAM .............................................................................. 44 III.5. CHIẾN LƯỢC VỀ DÂN SỐ ................................................................................................ 45 III.5.1 Những định hướng lớn của chiến lược dân số 2001- 2010 ............................................. 46 III.5.2 Các chỉ tiêu cơ bản cần đạt được vào năm 2010............................................................. 46 III.5.3 Các giải pháp thực hiện................................................................................................... 47 5 III.5.3.1 Lãnh đạo, tổ chức và quản lý ................................................................................... 47 III.5.3.2 Truyền thông - giáo dục thay đổi hành vi ................................................................ 48 III.5.3.3 Chăm sóc SKSS/KHHGĐ ........................................................................................ 49 III.6. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG........................................................................................... 50 CHƯƠNG IV: TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG............................................... 51 IV.1. TỔNG QUAN VỀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN............................................................. 51 IV.2. CÁC DẠNG TÀI NGUYÊN CHÍNH................................................................................... 53 IV.2.1 Năng lượng...................................................................................................................... 53 IV.2.1.1 Các dạng năng lượng ............................................................................................... 53 IV.2.1.2 Sử dụng năng lượng và các vấn đề môi trường ....................................................... 57 IV.2.1.3 Sản xuất và tiêu thụ năng lượng............................................................................... 57 IV.2.2 Tài nguyên rừng .............................................................................................................. 59 IV.2.2.1 Tài nguyên rừng trên thế giới................................................................................... 60 IV.2.2.2 Tài nguyên rừng Việt Nam ...................................................................................... 60 IV.2.2.3 Vai trò và lợi ích của rừng trong cuộc sống............................................................. 62 IV.2.2.4 Bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng ....................................................................... 63 IV.2.3 Tài nguyên sinh vật ......................................................................................................... 65 IV.2.4 Tài nguyên đất................................................................................................................. 66 IV.2.4.1 Định nghĩa................................................................................................................ 66 IV.2.4.2 Thành phần của đất .................................................................................................. 66 VI.2.4.3 Tài nguyên đất trên thế giới và Việt Nam................................................................ 68 IV.2.4.4 Các vấn đề trong nông nghiệp.................................................................................. 70 IV.2.4.5 Một số thách thức trong nông nghiệp ...................................................................... 72 IV.2.4.6 Nông nghiệp và nông thôn bền vững ....................................................................... 73 IV.2.5 Tài nguyên khí hậu.......................................................................................................... 74 IV.2.5.1. Giới thiệu ................................................................................................................ 74 IV.2.5.2 Các tầng của khí quyển ............................................................................................ 75 IV.2.5.3 Thành phần của không khí ....................................................................................... 76 IV.2.5.4 Hiệu ứng nhà kính (The green house effect)........................................................... 76 IV.2.6 Tài nguyên nước ............................................................................................................. 78 IV.2.6.1 Tài nguyên nước trên trái đất ................................................................................... 78 IV.2.6.2 Chu trình nước và sự phân bố của nước .................................................................. 78 IV.2.6.3 Quản lý và sử dụng nước ......................................................................................... 79 IV.2.7 Tài nguyên khoáng sản ................................................................................................... 80 IV.3. SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG............... 80 IV.3.1 Sử dụng hiệu quả tài nguyên đất ..................................................................................... 81 IV.3.2 Sử dụng hiêu quả tài nguyên nước.................................................................................. 81 IV. 3.3 Sử dụng hợp lý tài nguyên rừng..................................................................................... 82 IV.3.4 Sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng sản ........................................................................... 83 IV.3.5 Sử dụng và phát triển tài nguyên biển............................................................................. 84 IV.4. THẢO LUẬN CUỐI CHƯƠNG .......................................................................................... 86 CHƯƠNG V: MÔI TRƯỜNG ĐẤT, NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ...................................................... 87 V.1. MÔI TRƯỜNG ĐẤT ............................................................................................................ 87 V.1.1 Định nghĩa ........................................................................................................................ 87 V.1.2. Những thành phần chủ yếu của môi trường đất .............................................................. 87 V.1.2.1. Thành phần vô sinh .................................................................................................. 87 V.1.2.2 Thành phần hữu sinh. ................................................................................................ 87 V.1.3. Suy thoái đất .................................................................................................................... 87 V.1.3.1 Định nghĩa ................................................................................................................. 87 6 V.1.3.2 Các nguyên nhân chính gây suy thoái đất (Hình 5.1) ............................................... 88 V.1.3.3 Các cấp độ suy thoái đất............................................................................................ 88 V.1.3.4 Các loại hình suy thoái đất ........................................................................................ 89 V.1.3.5 Hậu quả suy thoái đất ................................................................................................ 89 V.1.3.6 Suy thoái đất ở Việt Nam .......................................................................................... 90 V.1.4. Quan điểm và bảo tồn đất trên cơ sở phát triển bền vững............................................... 95 V.1.4.1 Quan điểm của FAO/Unesco..................................................................................... 95 V.1.4.2 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến bảo tồn tài nguyên đất......................................... 95 V.1.4.3 Sử dụng đất ở ĐBSCL............................................................................................... 96 V.1.4.4 Bảo tồn tài nguyên đất trên cơ sở phát triển bền vững.............................................. 97 V.1.5. Quản lý tài nguyên đất..................................................................................................... 97 V.1.5.1 Thu thập dữ liệu gốc về tài nguyên đất ..................................................................... 97 V.1.5.2 Phân loại đất .............................................................................................................. 97 V.1.5.3 Thống kê tài nguyên đất đai ...................................................................................... 98 V.1.5.4 Vấn đề kinh tế xã hội phát sinh trong việc quản lý đất ............................................. 98 V.1.5.5 Qui hoạch và sử dụng đất nông nghiệp ..................................................................... 98 V.1.5.6 Đất phèn qui hoạch và sử dụng ................................................................................. 99 V.1.5.7 Đất rừng và bảo vệ rừng............................................................................................ 99 V.2. MÔI TRƯỜNG NƯỚC........................................................................................................ 100 V.2.1 Định nghĩa ô nhiễm môi trường nước ............................................................................ 100 V.2.2 Nguồn gây ô nhiễm nước ............................................................................................... 100 V.2.2.1 Nước thải từ khu công nghiệp & chế biến............................................................... 100 V.2.2.2 Nước thải từ các hoạt động nông nghiệp................................................................. 101 V.2.2.3 Nước thải từ khu dân cư .......................................................................................... 102 V.2.2.4 Nước chảy tràn mặt đất ........................................................................................... 103 V.2.2.5 Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên ......................................................... 103 V.2.3 Tác nhân gây ô nhiễm .................................................................................................... 103 V.2.3.1 Các chất hữu cơ dễ bị phân hũy .............................................................................. 103 V.2.3.2 Các chất hữu cơ bền vững ....................................................................................... 103 V.2.3.3 Kim loại nặng .......................................................................................................... 104 V.2.3.4 Các ion vô cơ........................................................................................................... 104 V.2.3.5 Dầu mỡ .................................................................................................................... 104 V.2.3.6 Các chất phóng xạ ................................................................................................... 104 V.2.3.7 Các chất có mùi ....................................................................................................... 105 V.2.3.8 Các chất rắn ............................................................................................................. 105 V.2.3.9 Vi trùng.................................................................................................................... 105 V.2.4 Các phương thức đưa chất ô nhiễm vào môi trường ...................................................... 105 V.2.4.1 Dạng nguồn ô nhiễm ............................................................................................... 105 V.2.4.2 Thành phần của chất ô nhiễm.................................................................................. 106 V.2.4.3 Tính chất vật lý của chất ô nhiễm............................................................................ 106 V.2.4.4 Tính chất hóa học của chất ô nhiễm........................................................................ 106 V.2.4.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến độ bền vững của chất ô nhiễm: ........... 106 V.2.5 Tác hại của ô nhiễm nước............................................................................................... 107 V.2.6. Quản lý tài nguyên nước ............................................................................................... 107 V.2.6.1 Quản lý môi trường nước mặt ................................................................................. 107 V.2.6.2 Quản lý nước ngầm ................................................................................................. 109 V.2.6.3 Quản lý lưu